Устройство для автоматической балансировки резонатора твердотельного волнового гироскопа лучом лазера

 

Использование: технология приборостроения, динамическая и статическая балансировка твердотельных волновых гироскопов. Сущность изобретения: устройство содержит вакуумный стенд с прозрачным окном, закрепленным неподвижно датчиком возбуждения и двумя датчиками перемещения, поворотную платформу, на которой закреплен резонатор, причем платформа через магнитную муфту соединена с электроприводом, имеющим блок управления, блок создания среды, выставленный соосно с имеющимся объективом импульсной CO₂ - лазер с блоком управления, при этом фокус объектива совпадает с кромкой резонатора, поворотную заслонку, расположенную между лазером и объективом, микроЭВМ, имеющую комплектацию из процессора, четырехвходного АЦП, двух ЦАП, регистра данных и выходного регистра, блок измерений и блок синхронизации. Устройство позволяет автоматизировать процесс создания сред, определения положения тяжелых осей резонатора, позволяет рассчитать дисбаланс и произвести удаление корректирующих масс в четырех точках, а также замерить остаточное расщепление частот резонатора. 2 ил.

Изобретение относится к технологии приборостроения к балансировочной технике и может быть использовано для динамической или статической балансировки резонаторов твердотельного волнового гироскопа в процессе их работы на рабочих частотах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для автоматической балансировки резонатора твердотельного волнового гироскопа лучом лазера, содержащее основание, закрепленный на нем вакуумный стенд с прозрачным окном, установленное в нем поворотное приспособление, на вращающейся платформе которого соосно закрепляется ножка резонатора, неподвижно датчики возбуждения и измерения, выставленные относительно резонатора, лазер с блоком управления, соосно расположенный лазеру объектив, оси которых совмещены с осью окна и внешней кромкой резонатора, а фокус объектива совпадает с последней, а также связанный с датчиками первым третьим входами блока измерения и соединенный со стендом блок создания среды.

Недостатком устройства является ограничение точности и производительности балансировки, вызванное использованием лазера, работающего в режиме свободной генерации, отсутствием проработанной структуры поворотного приспособления, блока синхронизации, обеспечивающего оптимальные условия коррекции неуравновешенных масс, а также приспособления для предотвращения случайных срабатываний лазера.

Технический результат изобретения повышение точности и производительности балансировки.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для автоматической балансировки резонатора твердотельного волнового гироскопа лучом лазера, содержащее основание, закрепленный на нем вакуумный стенд с прозрачным окном, установленное в нем поворотное приспособление, на вращающейся платформе которого соосно закрепляется ножка резонатора, неподвижно датчики возбуждения и измерения, выставленные относительно резонатора, лазер с блоком управления, соосно расположенный лазеру объектив, оси которых совмещены с осью окна и внешней кромкой резонатора, а фокус объектива совпадает с последней, а также связанный с датчиками первым - третьим входами блок измерения и соединенный со стендом блок создания среды, снабжено поворотной заслонкой, установленной между лазером и фокусирующим объективом и выполненной в виде сектора, закрепленного на вращающейся оси, на другом конце которой установлена шестерня, взаимодействующей с ней рейкой, пневмопривода, шток которого связан с зубчатой рейкой, двух электропневмоклапанов, отсекающих подачу сжатого газа в рабочие зоны пневмопривода, и двух датчиков положения сектора в отведенном и перекрывающем луч лазера положениях, микроЭВМ, комплексация которой включает процессор, цифроаналоговый преобразователь, четырехвходовый аналого-цифровой преобразователь, регистр данных и выходной регистр, и блоком синхронизации, блоки создания среды, управления лазером и измерения содержат, соответственно, третий пятый релейные датчики, подтверждающие их включение, а в блоке создания среды обеспечение заданного разрежения внутри вакуумного стенда, поворотное приспособление содержит шаговый двигатель с магнитной муфтой для вращения платформы, а также связанные с ним механический цифровой преобразователь угол код и электрически блок управления, а блок синхронизации выполнен в виде последовательно соединенных первого восьмиразрядного параллельного регистра, D-входы которого подключены, соответственно, к первому восьмому выходам регистра данных, а C-вход к первому выходу выходного регистра, подключенного D-входами управляемого делителя частоты, и подсоединенных входами первого и второго ждущего мультивибратора и инвертора, последовательно соединенных второго восьмиразрядного параллельного регистра, D-входы которого подключены, соответственно, к первому восьмому выходам регистра данных, а C-вход к второму выходу выходного регистра, подсоединенного D-входами восьмиразрядного реверсивного двоичного счетчика, связанного с его выходом "P+" элемента 2ИЛИ, и подключены R-входами RS-триггера и JK-триггера, кварцевого генератора импульсов, подсоединенного к C-входу управляемого делителя частоты, блока начального включения, связанного с вторым входом элемента 2ИЛИ, третьего параллельного регистра, D-входы которого подключены соответственно, к девятому тринадцатому выходам регистра данных, а C-вход к третьему выходу выходного регистра, выходы связаны, соответственно, первый с входом включения блока управления лазера, второй CT-входом управляемого делителя частоты, третий - с входом включения блока создания среды, а четвертый и пятый с первым и вторым электропневмоклапанами, элементы 5И, входы которого подключены, соответственно, первый к обратному выходу первого ждущего мультивибратора, второй к выходу кварцевого генератора импульсов и C-входу JK-триггера, третий к выходу инвертора, четвертый к инверсному выходу второго ждущего мультивибратора, РЕ-входу реверсивного двоичного счетчика и S-входу RS-триггера, пятый к прямому выходу JK-триггера и входу частотного блока управления лазером, а выход к суммирующему "+" входу реверсивного двоичного счетчика, R-вход которого связан с прямым выходом первого ждущего мультивибратора, а также аналогового ключа, сигнальный вход и выход которого подключены к выходу цифроаналогового преобразователя и четвертому входу блока измерения, а управляющий вход к четвертому выходу выходного регистра, пятый выход последнего связан с входом включения блока управления шаговым двигателем, а входы регистра данных соединены, соответственно, первый - восьмой с кодовыми выходами цифрового преобразователя, угол код, девятый - тринадцатый с входами первого пятого релейных датчиков, а четырехвходовый аналого-цифровой преобразователь с блоком измерения.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 конструктивная схема сектора поворотной заслонки.

Устройство для автоматической балансировки резонатора твердотельного волнового гироскопа лучом лазера, содержит основание 1, закрепленный на нем вакуумный стенд 2 с прозрачным окном 3, установленное в нем поворотное приспособление 4, на вращающейся платформе 5 которого соосно закрепляется ножка резонатора, неподвижно датчики 6, 7 и 8 возбуждения и измерения, выставленные относительно резонатора, лазер 9 с блоком 10 управления, соосно расположенный лазеру 9 объектив 11, оси которых совмещены с осью окна 3 и внешней кромкой резонатора, а фокус объектива 11 совпадает с последней, а также связанный с датчиками 6, 7 и 8 первым третьим входами блок 12 измерения и соединенный со стендом блок 13 создания среды.

Устройство снабжено также поворотной заслонкой 14, установленной между лазером 9 и фиксирующим объективом 11 и выполненной в виде сектора 15, закрепленного на вращающейся оси 16, на другом конце которой установлена шестерня 17, взаимодействующей с ней зубчатой рейки 18, пневмопривода 19, шток 20 которого связан с зубчатой рейкой 18, двух электропневмоклапанов 21 и 22, отсекающих подачу сжатого газа в рабочие зоны пневмопривода 19 и двух релейных датчиков 23 и 24 положения сектора 15 в отведенном и перекрывающем луч лазера 9 положениях, микроЭВМ 25, комплектация которой включает процессор 26, цифроаналоговый преобразователь 27, четырехвходовый аналого-цифровой преобразователь 28, регистр 29 данных и выходной регистр 30, и блоком 31 синхронизации, блоки 13, 10 и 12 создания среды, управления лазером и измерения содержат, соответственно, третий пятый релейные датчики 32, 33 и 34, подтверждающие их включение, а в блоке 13 создания среды обеспечение заданного разрежения внутри вакуумного стенда 2, поворотное приспособление 4 содержит шаговый двигатель 35 с магнитной муфтой 36 для вращения платформы 5, а также связанные с ним механически цифровой преобразователь 37 угол код и электрический блок 38 управления, а блок 31 синхронизации выполнен в виде последовательно соединенных первого восьмиразрядного параллельного регистра 39, D-входы которого подключены, соответственно к первому восьмому выходам регистра 29 данных, а C-вход к первому выходу выходного регистра 30, подключенного O-входами управляемого делителя 40 частоты и подсоединенных входами первого и второго ждущих мультивибраторов 41 и 42 инвертора 43, последовательно соединенных второго восьмиразрядного параллельного регистра 44, D-входы которого подключены, соответственно, к первому восьмому выходам регистра данных 29, а C-вход к второму выходу выходного регистра 30, подсоединенного D-входами восьмиразрядного реверсивного двоичного счетчика 45, связанного с его выходом "P+" элемента 46 2ИЛИ, и подключенных R-входами RS-триггера 47 и JK-триггера 48, кварцевого генератора 49 импульсов, подсоединенного к C-входу управляемого делителя 40 частоты, блока 50 начального включения, связанного с вторым входом элемента 46 2ИЛИ, третьего параллельного регистра 51, D-входы которого подключены, соответственно, к девятому тринадцатому выходам регистра 29 данных, а C-вход к третьему выходу выходного регистра 30, выходы связаны, соответственно, первый с входом включения блока 10 управления лазера, второй CT-входом управляемого делителя 40 частоты, третий с входом включения блока 13 создания среды, а четвертый и пятый с первым и вторым электропневмоклапанами 21 и 22, элемента 52 5И, входы которого подключены, соответственно, первый к инверсному входу первого ждущего мультивибратора 41, второй к выходу кварцевого генератора 49 импульсов и C-входу JK-триггера 48, третий к выходу инвертора 43, четвертый к инверсному выходу второго ждущего мультивибратора 42, PE-входу реверсивного двоичного счетчика 45 и S-входу RS-триггера 47, пятый к прямому выходу JK-триггера 48 и входу частотного запуска блока 10 управления лазером, а выход к суммирующему "+" входу реверсивного двоичного счетчика 45, R-вход которого связан с пятым выходом первого ждущего мультивибратора 41, а также аналогового ключа 53, сигнальные вход и выход которого подключены к выходу цифроаналогового преобразователя 27 и четвертому входу блока 12 измерения, а управляющий вход к четвертому выходу выходного регистра 30, пятый выход которого связан с выходом включения блока 38 управления шаговым двигателем 35, а входы регистра 29 данных соединены, соответственно, первый восьмой с кодовыми выходами цифрового преобразователя 37 угол код, девятый - тринадцатый с входами первого пятого релейных датчиков 23, 24, 32, 33 и 34.

Блок 12 измерения может быть выполнен в виде четырех фазовых детекторов 54, 55, 56 и 57, последовательно соединенных управляемого генератора 58 импульсов и формирователя 59 ортогональных гармонических сигналов, формирователя 60 высоковольтных импульсов, выход которого связан с датчиком 6 возбуждения, и измерителя 61 частоты, подключенного к второму выходу генератора 58 импульсов измеряемой частоты, выход синусоидальных сигналов формирователя 59 соединен с первыми входами первого и второго фазовых детекторов 54 и 55, выход его косинусоидальных сигналов с первыми входами третьего и четвертого фазовых детекторов 56 и 57 и входом формирователя 60 высоковольтных импульсов, а вторые входы фазовых детекторов 54 и 56 объединены и связаны с выходом первого датчика 7 измерения, первые входы двух других 55 и 57 объединены и связаны с выходом второго датчика 8 измерения, а выходы фазовых детекторов 54, 55, 56 и 57 связаны, соответственно, с первым - четвертым входами аналого-цифрового преобразователя 28.

Для согласования по коммутируемой мощности и гальванической развязке с узлами и блоками устройства третий параллельный регистр 51 содержит на выходах усилители мощности, коммутирующие реле с нормально разомкнутыми контактами или тиристоры. Т.к. эти устройства не изменяют принцип действия устройства, то на чертежах условно не показаны.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени микроЭВМ 25 импульсно устанавливает код сброса (0₈) в регистре 29 данных и код 7₈ в выходном регистре 30, что приводит к записи сигнала логического нуля в параллельные регистры 39, 44 и 51.

Блок 50 начального включения формирует импульс сброса триггеров 47 и 48. Далее микроЭВМ 25 осуществляет анализ исходного состояния узлов и блоков устройства посредством опроса релейных датчиков 23, 24, 32, 33, и 34.

Сигналы релейных датчиков 23 и 24 положения сектора 15 заслонки 14, датчика 32 о выключении блока 13 создания среды, датчика 33 о выключении блока 10 управления лазером 9 и датчика 34 о выключении возбуждения резонатора ВТГ поступают в регистр 29 данных и анализируются процессором 26 микроЭВМ 25 на выполнение условий: сектор 15 поворотной заслонки 14 перекрывает светопровод луча лазера 9 (присутствует сигнал логического уровня нуля в девятом и логической единицы в десятом разрядах входных сигналов регистра 29 данных); блоки 10 и 13 формирователь 60 высоковольтных импульсов выключены (присутствуют сигнал логического нуля в одиннадцатом тринадцатом разрядах входных сигналов регистра 29 данных).

Если релейный датчик 24 не формирует сигнал логической единицы, то импульсно на регистр 29 данных поступает код 4000₈, а на выходной регистр 30 код 4₈, что приводит к включению электропневмоклапана 21 и перекрытию сектором 15 поворотной заслонки 14 светопровода луча лазера 9. Окончание процесса контролируется по появлению логической единицы на выходе релейного датчика 24.

Одновременно анализируется параллельный восьмиразрядный код с выхода цифрового датчика 37 угол код, поступающий на первый восьмой разряды входов регистра 29 данных. Если он не равен нулю, т.е. платформа 5 поворотного приспособления 3 не находится в начальном положении, соответствующем совпадению ее отметки центру датчика 6 возбуждения, то с пятого выхода выходного регистра 20 через блок 38 управления начинают поступать импульсы рабочей частоты шагового двигателя 35. Одновременно в регистре 29 данных анализируются первые восемь разрядов поступающего на него кода и при равенстве его O поступление импульсов на шаговый двигатель прекращается. При этом платформа 5 будет базирована по углу относительно датчика 6 возбуждения.

При соблюдении указанных условий устройство ожидает установки резонатора на платформу 5 поворотного приспособления 4. После установки резонатора в посадочное место (на чертеже условно не указано) и закрытия кожуха (на чертеже условно не показан) вакуумного стенда 2 оператор через микроЭВМ 24 разрешает продолжение программы.

Код 2000₈ с регистра 29 данных и 4₈ с выходного регистра 30 включит блок 13 создания среды и после достижения требуемого разрежения внутри вакуумного стенда 2, что подтверждается появлением на выходе релейного датчика 32 сигнала логической единицы (анализируется одиннадцатый разряд входного кода регистра 29 данных), микроЭВМ 25 устанавливает постоянное напряжение U_оп на выходах цифроаналогового преобразователя 27. Это напряжение управляет частотой F_оп сигналов возбуждения резонатора и в данный момент устанавливается равным U_оп1 и соответствующим начальной частоте F_оп. Однако, т. к. аналоговый ключ 53 отключен, то при U_оп 0, F_оп 0, а высокое напряжение на выходе формирователя 60 высоковольтных импульсов также отсутствует. Частота F_оп регистрируется частотомером 61, который имеет в данный момент нулевые показания.

Код 16₈, подаваемый с выхода выходного регистра 30 включает аналогичный ключ 53 и напряжение U_оп1 поступает на вход управляемого генератора 58 импульсов и создает на его выходе импульс частотой F_оп1, а следовательно, ортогональные гармонические сигналы на выходе формирователя 59 и высоковольтные импульсы возбуждения резонатора на выходе формирователя 60. Подтверждение последнему микроЭВМ воспринимает в результате анализа тринадцатого разряда входного кода регистра 29 данных, который устанавливается в состояние логической единицы из-за срабатывания пятого релейного датчика 34.

Датчики 7 и 8 измерения расположены друг относительно друга под углом: и под углом: где n 1, 2, 3, относительно датчика 6 возбуждения.

Процессор 26 микроЭВМ 25 создает на выходе цифроаналогового преобразователя 27 напряжение U_оп2, обеспечивающее на выходе управляемого генератора 58 импульсов сигнал частотой F_o вынужденных колебаний резонатора, близкой к собственным частотам F₁ и F₂ резонатора, и возбуждает его на этой частоте F_о.

МикроЭВМ 25 осуществляет считывание постоянных напряжений U_x1, U_y1, U_x2, U_y2 с выходов фазовых детекторов 56, 54, 57 и 55, соответственно. Структура блока 12 измерения обеспечивает на выходе фазовых детекторов 56, 54, 57 и 55 сигналы: где A амплитуда колебаний резонатора.

Ψ₁, Ψ₂ фазы колебаний резонатора в точках расположения осей датчиков 7 и 8 измерения, относительно оси датчика 6 возбуждения.

Для устранения случайных ошибок измерение каждого напряжения U_xi, U_yi производят 8 раз.

Следующим этапом является вычисление средних значений напряжений U_x1ср, U_y1ср, U_x2ср и U_y2ср по формулам:
а затем вычисление текущих фаз Ψ₁₀ и Ψ₂₀ по формуле:

и разности фаз:
ΔΨ = Ψ₁₀-Ψ₂₀ (6)
На вход блока 38 управления шаговым двигателем 35 с выхода пятого разряда выходного регистра 30 поступает одиночный импульс, поворачивающий платформу 5 на угол ϕ_o После этого анализируется параллельный восьмиразрядный код с выхода цифрового датчика 37 угол код, поступающий на первый восьмой разряды входов регистра 29 данных и определяется текущее значение угла ϕ_i поворота платформы 5.

МикроЭВМ 25 повторно осуществляет считывание постоянных напряжений U_x1, U_y1, U_x2 и U_y2 с выходов фазных детекторов 56, 54, 57 и 55, которые измеряют m раз, а затем по формулам 4 6 определяют текущее значение ΔΨ_i.

После этого находится разность:
δΨ_i= ΔΨ_i- ΔΨ_(i-1) (7)
и производится ее анализ.

Если δΨ_i>0 то ближайший экстремум разности фаз ΔΨ_i максимум и процесс поворота резонатора с одновременным измерением разности фаз ΔΨ_i повторяют до момента, когда разность δΨ_i=0 На выходах фазовых детекторов 56, 54, 57 и 55 формируются сигналы: U_x1д, U_y1д, U_x2д и U_y2д, с помощью которых по формулам 4 6 микроЭВМ 25 определяет искомую разность фаз ΔΨ_max.
Если δΨ₁<0 то ближайший экстремум разности фаз ΔΨ_i минимум и для нахождения искомого значения максимума его не учитывают, а с пятого выхода выходного регистра 30 через блок 38 управления начинают поступать импульсы рабочей частоты шагового двигателя 35. Одновременно в регистре 30 данных анализируются первые восемь разрядов поступающего на него кода и определяется текущее значение разности δΨ_i а при равенстве его нулю δΨ=0 поступление импульсов на шаговый двигатель прекращается, а значение угла ϕ_i1 запоминается. На выходах фазовых детекторов 56, 54, 57 и 55 формируются сигналы U_x1д, U_y1д, U_x2д и U_y2д, с помощью которых по формулам 4 6 микроЭВМ 25 определяет искомую разность фаз ΔΨ_max.

МикроЭВМ 25 рассчитывает неуравновешенные массы m_i по формуле:

где ρ плотность материала резонатора;
R радиус резонатора;
h толщина резонатора;
Q добротность резонатора (определяется предварительно для каждого резонатора),
а затем анализирует их величину. При определении суммарного статического и динамического дисбалансов известным способом определяют отклонения Dm_i неуравновешенных масс m_i и корректируемые массы m_iΣ находят как их алгебраическую сумму.

Т.к. величина удаляемой за импульс массы m_o мала и соизмерима с допуском на дисбаланс, то неуравновешенные массы можно с определенной точностью разложить на составляющие m_j, величину и количество которых определяют из соотношения:

где j номер зоны коррекции (j 1, 2, S);
ϕ_o фазовый сдвиг групп следов (ϕ_o 0,3.0,6 град);
P количество лазерных коррекций из одной зоны (P 10.1000) и зависит от параметров лазера и материала;
INT целая часть отношения;
ϕ_к фазовый угол ошибки, определяемый углом между осями лазера 9 и датчиков 7 и 8 измерения из уравнений:


где ϕ_p угол сдвига между осями лазера 9 и датчика 6 возбуждения.

Следует отметить, что количество P лазерных воздействий в одну зону ограничено снижением величины корректируемой массы m_o из-за возникающей вследствие заглубления следа и расстройки фокуса.

Применение данной методики измерений позволяет с достаточной степенью точности определять текущие составляющие корректирующих воздействий (m_j, ϕ_j) чтобы затем приступить к коррекции всех четырех составляющих m_i без дополнительных измерений. Повторные измерения и расчеты составляющих дисбаланса следует производить только после коррекции указанных составляющих.

Коррекция составляющих дисбаланса производится следующим образом.

Сначала устанавливаются режимы генерируемых лазером 9 импульсов. Частота F_г и длительность τ_г импульсов генерации зависит от материала резонатора, определяется на стадии исследования материала резонатора, его жесткостных свойств и влияния лазерного излучения на добротность Q и выбирается, исходя из минимального воздействия на эти параметры материала. Экспериментальные исследования показали, что для CO₂-лазеров с длиной излучения λ = 10,6 мкм оптимальные значения этих параметров находятся в пределах Fг 2,5 50 кГц; τ_г= 1÷ 250 мкс.
На эти параметры и рассчитан блок 31 синхронизации, хотя, изменяя частоту кварцевого генератора 49 импульсов в t раз, указанные параметры могут быть перестроены в это число раз.

Установка параметров Fг и τ_г производится следующим образом.

На первом восьмом выходах регистра 29 данных устанавливается код, соответствующий коэффициенту деления K1 опорной частоты кварцевого генератора 49 и подачей импульсов с первого выхода выходного регистра 30, запоминается в первом параллельном регистре 39. Коэффициент K1 деления определяется по формуле:

где F_кв частота кварцевого генератора.

Например, если частота F_кв кварцевого генератора F_кв 1 МГц, а требуемая частота генерации F_г 50 кГц, то коэффициент K1 20, и в первый параллельный регистр 39 записывается код 24₈.

На первом восьмом выходах регистра 29 данных устанавливается код, соответствующий коэффициенту умножения K2 длительности τ_o импульсов опорного кварцевого генератора 49 и подачей импульса со второго выхода выходного регистра 30, запоминается во втором параллельном регистре 44. Коэффициент K2 умножения определяется по формуле:

Например, если длительность τ_o импульсов кварцевого генератора τ_o= 0,5 мкс а требуемая длительность импульсов генерации τ_г= 50 мкс, то коэффициент K2 100, а во второй параллельный регистр записывается обратный код 234₈.

Включается блок 10 управления лазером 9, для чего на выходах регистра 29 данных устанавливается код 2400₈, а подачей импульса с третьего выхода выходного регистра 30 логическая единица записывается в первом и третьем разрядах третьего параллельного регистра 54. Сигнал управления включает питание блока 10 управления, а его прохождение подтверждается появлением сигнала логической единицы на двенадцатом входе регистра 29 данных и анализируется микроЭВМ 25.

После этого подтверждения резонатор доворачивают до фазового угла ϕ_j указанным выше способом, а затем открывается предохранительная заслонка 14, для чего на выходах регистра 29 данных устанавливается код 6400₈, а подачей импульса с третьего выхода выходного регистра 30 логическая единица записывается в первом, третьем и четвертом разрядах третьего параллельного регистра 51. Сигнал управления включает питание первого электропневмоклапана 21, шток 20 пневмопривода 19 начнет перемещать рейку 18, а следовательно, вращать вокруг оси 16 сектор 15 до момента срабатывания релейного датчика 23, что подтверждается появлением сигнала логической единицы на девятом входе регистра 29 данных и анализируется микроЭВМ 25. После этого подтверждения первый электропневмоклапан 21 отключается. Предохранительная заслонка 14 открыта и лазерные импульсы могут осуществлять коррекцию.

Напряжение накачки, соответствующее коррекции массы m_о, заранее установлено в блоке 10 управления лазером 9 напряжением питания.

Производится включение генерации, для чего на выходах регистра 29 данных устанавливается код 7400₈, а подачей импульса с третьего выхода выходного регистра 30 логическая единица записывается в первом четвертом разрядах третьего параллельного регистра 51. Сигнал управления с его второго выхода попадает на CT-вход управляемого делителя 40 частоты и разрешает его работу. Импульсы с его выхода частотой F_г поступают на ждущие мультивибраторы 41 и 42, где по переднему фронту каждого из них формируются короткие импульсы, соответственно, длительностью τ₄₁= 0,1 τ_o и τ₄₂=0,3 τ_o Первый из них, более короткий по длительности, в пределах каждого периода генерации производит начальный сброс реверсивного двоичного счетчика 45 по R-входу, а второй запись в него обратного кода K2 с выхода второго параллельного регистра 44.

По отрицательному фронту каждого из импульсов частотой F_г через инвертор 43 сигнал логической единицы по S-входу RS-триггера 47 переводит его в состояние логической единицы, а затем синхронно с прохождением первого счетного импульса по C-входу JK-триггера 48 и его срабатывание. Т.к. на входах элемента 52 5И после прохождения импульсов запрета с инверсных выходов ждущих мультивибраторов 41 и 42 установилась логическая единица, то он сработает и импульсы частотой F_кв с его выхода начнут через "+" вход заполнять двоичный реверсивный счетчик 45 до полного заполнения (для восьмиразрядного счетчика код полного заполнения составляет 377₈).

По достижению кода полного заполнения на его выходе "P+" возникает короткий импульс, сбрасывающий через элемент 46 2ИЛИ триггера 47 и 48. Полученные на выходе JK-триггера 43 импульсы имеют длительность τ_г следуют с частотой F_г и являются импульсами запуска лазера. В частности, лазер на углекислом газе приведенного выше типа генерирует импульсы длительностью запускающих его импульсов, т.е. τ_г
Начинается коррекция дисбалансов, которая продолжается в течение времени t_k1, определяемом по формуле:

После этого с выхода регистра 29 данных поступает код 6400₈, который по импульсу с третьего выхода выходного регистра 30 записывается в третьем параллельном регистре 51 и сигналом логического нуля на его втором выходе отключает управляемый делитель 40 частоты. Генерация импульсов лазера 9 прекращается.

Затем приведенным выше образом резонатор поворачивается на угол ϕ_o и процесс коррекции массы m_j повторяют. Коррекцию осуществляют до тех пор, пока не будет скорректирована вся масса m_i.

Резонатор поворачивают приведенным выше способом до угла, определяемого по формуле:
K₂ K₁ + 90 (14)
а цикл коррекции неуравновешенной массы m₂ повторяют до ее удаления, и так повторяют еще два раза, пока все четыре массы m_i (m₃ и m₄) не будут скорректированы.

Т.к. коррекция массы m_i производится с определенной погрешностью, то цикл определения и коррекции неуравновешенных масс повторяют до тех пор, пока измеренная величина m_i дисбаланса не будет удовлетворять условию:
m_i≅ Δm (15)
где Δm допуск на дисбаланс.

При выполнении условия 15 код 10000₈ с выхода регистра 29 данных, записанный при подаче импульса с третьего выхода выходного регистра 30 вызовет отключение питания блока 10 управления лазером 9 и блока 13 создания среды и включение второго электропневмоклапана 22, подача сжатого газа через который в конечном итоге приведет к закрыванию заслонки 14. Закрывание заслонки 14 контролируется микроЭВМ 25 по возникновению сигнала логической единицы с релейного датчика 24, после чего в третий параллельный регистр 51 записывается с выхода регистра 29 данных код 0₈, отключающий узлы устройства.

Процесс балансировки закончен.

Формула изобретения

Устройство для автоматической балансировки резонатора твердотельного волнового гироскопа лучом лазера, содержащее основание, закрепленный на нем вакуумный стенд с прозрачным окном, установленное в нем поворотное приспособление, на вращающейся платформе которого соосно закреплена ножка резонатора, датчики возбуждения и измерения, выставленные относительно резонатора, лазер с блоком управления, соосно расположенный лазеру фокусирующий объектив, оси которых совмещены с осью окна и внешней кромкой резонатора, а фокус объектива совпадает с кромкой резонатора, а также связанный с датчиками первым третьим входами блок измерения и соединенный со стендом блок создания среды, отличающееся тем, что в него дополнительно введены поворотная заслонка, установленная между лазером и фокусирующим объективом и выполненная в виде сектора, закрепленного на вращающейся оси, на другом конце которой установлена шестерня в зацеплении с зубчатой рейкой, пневмопривод, шток которого связан с зубчатой рейкой, два электропневмоклапана в магистралях сжатого газа, связанных с рабочими зонами пневмопривода и первый и второй релейные датчики положения сектора в отведенном и перекрывающем луч лазера положениях соответственно, микроЭВМ, содержащая процессор, два цифроаналоговых преобразователя, четырехвходовый аналого-цифровой преобразователь, регистр данных и выходной регистр, и блок синхронизации, блоки создания среды, управления лазером и измерения дополнительно содержат соответственно третий пятый релейные датчики подтверждения их включения, а в блоке создания среды обеспечения заданного разрежения внутри вакуумного стенда, при этом поворотное приспособление содержит шаговый двигатель с магнитной муфтой для вращения платформы, а также связанные с ним механически цифровой преобразователь угол код и электрический блок управления, блок синхронизации содержит последовательно соединенные первый восьмиразрядный параллельный регистр, D-входы которого подключены соответственно к первому восьмому выходам регистра данных, а С-вход к первому выходу выходного регистра, подключенный D-входами управляемый делитель частоты и подсоединенные входами первый и второй ждущие мультивибраторы и инвертор, последовательно соединенные второй восьмиразрядный параллельный регистр, D-входы которого подключены соответственно к первому восьмому выходам регистра данных, а С-вход к второму выходу выходного регистра, подсоединенный D-входами восьмиразрядный реверсивный двоичный счетчик и связанный с его выходом Р₊ элемент 2ИЛИ, к выходу которого подключены R-входами RS-триггер и JК-триггер, кварцевый генератор импульсов, подсоединенный к С-входу управляемого делителя частоты, блок начального включения, связанный с вторым входом элемента 2ИЛИ, третий параллельный регистр, D-входы которого подключены соответственно к девятому тринадцатому выходам регистра данных, а С-вход к третьему выходу выходного регистра, выходы связаны соответственно первый с входом включения блока управления лазера, второй с СТ-входом управляемого делителя частоты, третий с входом включения блока создания среды, а четвертый и пятый с первым и вторым электропневмоклапанами, элемент 5И, входы которого подключены соответственно первый к инверсному выходу первого ждущего мультивибратора, второй к выходу кварцевого генератора импульсов и С-входу JК-триггера, третий к выходу инвертора, четвертый к инверсному выходу второго ждущего мультивибратора, РЕ-входу реверсивного двоичного счетчика и S-входу RS-триггера, пятый к прямому выходу JК-триггера и входу частотного запуска блока управления лазером, а выход к суммирующему "+" входу реверсивного двоичного счетчика, R-вход которого связан с прямым выходом первого ждущего мультивибратора, а также аналоговый ключ, сигнальный вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, выход к четвертому входу блока измерения, а управляющий вход к четвертому выходу выходного регистра, пятый выход последнего связан с входом включения блока управления шаговым двигателем, а входы регистра данных соединены соответственно первый восьмой с кодовыми выходами цифрового преобразователя угол код, девятый тринадцатый с входами первого пятого релейных датчиков, а входы четырехвходового аналого-цифрового преобразователя соединены с выходами блока измерения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2